綜合物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中的應(yīng)用（2）

李躍民

【摘 要】進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源礦產(chǎn)資源供應(yīng)越來(lái)越緊張，這在不斷促進(jìn)礦山產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)安全的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。尤其是隨著不斷加大礦山開采深度，井下地質(zhì)條件越來(lái)越繁瑣，各種透水礦山事故屢次發(fā)生，進(jìn)而使企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在此基礎(chǔ)上，對(duì)綜合物探技術(shù)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而對(duì)井下生產(chǎn)水害進(jìn)行科學(xué)治理。因此，本篇文章針對(duì)在礦山地質(zhì)勘探中合理運(yùn)用綜合物探技術(shù)進(jìn)行討論。

【關(guān)鍵詞】綜合物探技術(shù)；礦山地質(zhì)；勘探；應(yīng)用

隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源需求越來(lái)越大，綜合地球物理勘探方法作為有效的礦山地質(zhì)勘查方法得到了廣泛重視。根據(jù)我國(guó)礦山地質(zhì)勘探現(xiàn)狀來(lái)看，重力、地面磁法、電法、電磁法等均為常用的勘探方法，但是其各有優(yōu)缺點(diǎn)，且地球物理異常具有多解性，合理選擇幾種物探方法配合應(yīng)用，可在礦山勘探中取得更加可靠的結(jié)果。

1 礦山地質(zhì)勘探概述

基于我國(guó)現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展背景下，精確、科學(xué)的進(jìn)行礦山地質(zhì)勘察查，是提高礦產(chǎn)資源開采效率、增加礦產(chǎn)資源開采量、實(shí)現(xiàn)安全開采的重要基礎(chǔ)。地球物理方法勘探是以物理學(xué)為理論基礎(chǔ)，以各種巖、礦石的物性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，利用地球物理學(xué)的方法和儀器設(shè)備進(jìn)行勘探的方法，目前礦山地質(zhì)物探技術(shù)方法較多，但是由于地球物理異常的多解性，若是采用單一的物探方法進(jìn)行探測(cè)，其結(jié)果存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，而通過(guò)多種物探方法的配合應(yīng)用，可得到不同物性參數(shù)，實(shí)現(xiàn)交相互印證。本文主要圍繞綜合物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中的應(yīng)用展開具體分析。

2 綜合物探的基本原理及應(yīng)用范圍

綜合物探技術(shù)是將各類物探技術(shù)的根本進(jìn)行有效融合，運(yùn)用先進(jìn)的電子技術(shù)對(duì)其進(jìn)行不斷創(chuàng)新，其主要依據(jù)不同的巖石物理性質(zhì)對(duì)其構(gòu)造進(jìn)行勘測(cè)。運(yùn)用電子信息設(shè)備采集反饋數(shù)據(jù)，再對(duì)地質(zhì)構(gòu)造以及不同巖礦石空間分布狀況等、密度及巖石輻射進(jìn)行研究及評(píng)價(jià)。

（1）水文地質(zhì)探測(cè)。這一范圍運(yùn)用綜合物探技術(shù)最為廣泛，以地下水質(zhì)的導(dǎo)電性及巖石的電磁場(chǎng)特征為主要依據(jù)。水文地質(zhì)綜合物探技術(shù)對(duì)于許多礦山行業(yè)來(lái)講都非常關(guān)鍵，可以有效防止事故頻繁發(fā)生。

（2）考古行業(yè)探測(cè)。綜合物探的原理對(duì)于考古來(lái)講非常適用，因?yàn)槎际峭ㄟ^(guò)研究探測(cè)位置的物理性質(zhì)對(duì)物體內(nèi)部情況及構(gòu)造進(jìn)行明確，在一定范圍內(nèi)對(duì)考古人員提供幫助，使其在不損壞物體表面的狀況下，對(duì)文物所在具體位置進(jìn)行探測(cè)。

（3）地質(zhì)探測(cè)礦山地質(zhì)災(zāi)害勘察。自然災(zāi)害具備突發(fā)及損壞性特點(diǎn)，為了對(duì)這種突發(fā)狀況進(jìn)行有效控制，就要對(duì)頻繁發(fā)生自然災(zāi)害突發(fā)狀況的區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，從而對(duì)災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)防。

3 不同類型的物探技術(shù)分析

（1）瞬變電磁法分析。瞬變電磁法是綜合物探技術(shù)的主要構(gòu)成部分，合理利用瞬變電磁法，可以在實(shí)際勘探過(guò)程中對(duì)礦井采空區(qū)積水位置進(jìn)行合理研究。瞬間電磁法又叫做TEM，屬于電磁勘探法的一種。在實(shí)際勘探過(guò)程中運(yùn)用瞬變電磁法，主要是根據(jù)地下礦體導(dǎo)電功能、磁功能的差異，運(yùn)用電磁感應(yīng)理論的有關(guān)內(nèi)容原理對(duì)被測(cè)范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)變化狀況進(jìn)行合理綜合研究，從而在整個(gè)勘探過(guò)程中及時(shí)找出可能發(fā)生災(zāi)害的各類地質(zhì)狀況，并運(yùn)用合理辦法對(duì)其進(jìn)行科學(xué)處理。在對(duì)礦井不水文地質(zhì)進(jìn)行分析過(guò)程中，運(yùn)用瞬變電磁法可以對(duì)地下水問(wèn)題的處理效果大幅提升，不斷增加綜合物探技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用面積，方便建設(shè)人員在這一前提下對(duì)瞬變電磁法的煙圈效應(yīng)進(jìn)行全面掌握，運(yùn)用瞬變電磁法有效獲取礦井水文地質(zhì)有關(guān)數(shù)據(jù)，從而制定有效的水文地質(zhì)災(zāi)害解決辦法。

（2）探地雷達(dá)法。GPR又叫做探地雷達(dá)法，探地雷達(dá)法在整個(gè)運(yùn)用過(guò)程中非常靈活，可以針對(duì)不同的地質(zhì)狀況及條件對(duì)其進(jìn)行有效研究，進(jìn)而確保在實(shí)際工作中合理運(yùn)用綜合物探技術(shù)。探地雷達(dá)法主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，首先勘控探操作工序簡(jiǎn)便、連續(xù)檢測(cè)效果高好。第二，在整個(gè)運(yùn)用過(guò)程中勘測(cè)效率高、速度快，可以滿足各種地質(zhì)條件檢查標(biāo)準(zhǔn)。最后，探地雷達(dá)法在整個(gè)采樣過(guò)程中效率高，進(jìn)而為取得良好無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用效果奠定基礎(chǔ)。

（3）礦井直流電法。由于礦產(chǎn)地質(zhì)條件越來(lái)越繁瑣復(fù)雜，現(xiàn)在礦產(chǎn)地下水預(yù)測(cè)及治理也非常關(guān)鍵，礦井直流電法是全空間電法勘探的一種，主要對(duì)礦產(chǎn)巖石的電性區(qū)別進(jìn)行研究，通過(guò)組建電場(chǎng)運(yùn)用全空間電場(chǎng)理論對(duì)礦井水文地質(zhì)狀況進(jìn)行分析及解決，主要在對(duì)井下巷道頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)及富水生探測(cè)，井下巷道迎頭結(jié)構(gòu)及的富水性先進(jìn)超前探測(cè)中進(jìn)行運(yùn)用。

4 綜合地質(zhì)勘探物探布置原則

綜合地質(zhì)勘探物探布置原則與過(guò)去傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探多種辦法及觀念有效融合，其測(cè)繪及鉆探辦法非常普遍，通過(guò)相互融合構(gòu)造成新的綜合物探辦勘探方法，從而在現(xiàn)在的礦產(chǎn)地質(zhì)勘探過(guò)程中使勘控探進(jìn)程及質(zhì)量不斷提升，突破過(guò)去單一物探辦法的限制局限性，在實(shí)際勘探過(guò)程中要嚴(yán)格按照先地面后地下的工作順序，對(duì)勘探工作進(jìn)行有效分配，從而使勘探工作的順利進(jìn)行得到保障，使傷災(zāi)害事故發(fā)生率大幅下降。在進(jìn)行地面勘探過(guò)程中要按照先鉆探后物探先物探后鉆探的順利序進(jìn)行，在勘探前期運(yùn)用鉆探對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，開展抽樣調(diào)查，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而使勘探效果不斷提升。

綜合物探布置原則與傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探多種辦法及觀念有效融合，通過(guò)相互融合構(gòu)成新的綜合勘探方法，從而在地質(zhì)勘探過(guò)程中使勘探進(jìn)程及質(zhì)量不斷提升，突破過(guò)去單一物探辦法的局限性，在實(shí)際勘探過(guò)程中要嚴(yán)格按照先地面后地下的工作順序，對(duì)勘探工作進(jìn)行有效分配，從而使勘探工作的順利進(jìn)行得到保障，使礦山災(zāi)害事故發(fā)生率大幅下降。在進(jìn)行地面勘探過(guò)程中要按照先物探后鉆探的順序進(jìn)行，在物探初步推斷的異常部位布置驗(yàn)證鉆孔，利用鉆探成果對(duì)物探異常進(jìn)行驗(yàn)證，從而對(duì)所利用的物性資料、物探數(shù)據(jù)處理及推斷解釋方法等進(jìn)行修正，然后本著從已知到未知的原則進(jìn)一步對(duì)物探成果進(jìn)行綜合分析和修改、完善，從到達(dá)最好的勘探效果。

5 綜合物探技術(shù)在礦山地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

（1）測(cè)線布置。收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集是綜合物探的主要工作環(huán)節(jié)及著重點(diǎn)。對(duì)測(cè)線進(jìn)行合理分配布置主要是為了在綜合物探過(guò)程中，對(duì)測(cè)試土層的厚度目標(biāo)地質(zhì)體進(jìn)行合理有效探測(cè)。確保測(cè)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)地質(zhì)體的有效控制和物探異常的可靠性，兩個(gè)檢測(cè)位置相互對(duì)應(yīng)是整個(gè)工作的重點(diǎn)，這是綜合物探方法運(yùn)用是否能取得良好地質(zhì)效果的關(guān)鍵是在在一定程度上為綜合性收集及運(yùn)用信號(hào)信息提供幫助。

（2）參數(shù)設(shè)計(jì)。參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)物探效果及成功率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，每個(gè)參數(shù)的正確設(shè)置都對(duì)保證綜合物探取得良好地質(zhì)效果的都至關(guān)重要。每一個(gè)明確的精確數(shù)據(jù)都保證了綜合物探工程質(zhì)量。因此，對(duì)其中的每個(gè)細(xì)小殘水參數(shù)都要進(jìn)行嚴(yán)格分配分析確定。在進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)選取過(guò)程中其面積不宜過(guò)大，要對(duì)探測(cè)對(duì)象、地形地貌及圍巖物性條件等測(cè)試范圍的特殊狀況綜合分析，對(duì)其進(jìn)行整體研究再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分配。例如在地震勘探中就需要：選取采集道數(shù)、選取激震方式、選取道間距離、偏移距等。確定采集道數(shù)和道間距既要保證空間分辨率、又要考野外施工條件、施工效率、現(xiàn)有儀器設(shè)備等多個(gè)因素，在許多方面標(biāo)準(zhǔn)都非常高。選取激震方式至少要考慮勘探深度、施工安全、施工效率以及當(dāng)?shù)匦姓块T相關(guān)規(guī)定等；激震方式通常有錘擊、落重和炸藥三種，錘擊震源施工方便但勘探深度小；落重震源在一定范圍內(nèi)可增大勘探深度但設(shè)備笨重、施工效率低；炸藥震源在石油物探中勘探深度可達(dá)幾千米，但涉及施工安全以及地方公安部門對(duì)爆炸物管制問(wèn)題。即使有先進(jìn)的儀器設(shè)備和較高的技術(shù)水平，但不注意細(xì)節(jié)上的缺陷，不結(jié)合實(shí)際條件和勘探目的進(jìn)行科學(xué)的參數(shù)設(shè)置，結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生極大誤差，從而嚴(yán)重影響最終勘探效果。①選取收集道數(shù)。收集道數(shù)具有難度低、精細(xì)度高的特點(diǎn)，在許多方面標(biāo)準(zhǔn)都非常高，例如：測(cè)震儀通常分為12通道、24通道，為了使空間分辨率得到保障，一般都選用24通道。②選取激震形式。激震方式通常分為：錘擊、炸藥及落重震源三種。這三種形式的最大勘探深度都不一樣，依次為20-30m、50m～150m、30m～50m。其中炸藥震源的勘探深度最長(zhǎng)。③選取道間距離。雖然綜合勘探技術(shù)水平很高，可是在一些細(xì)節(jié)上還有許多缺陷，如果沒有科學(xué)選取道間距的參數(shù)，就會(huì)產(chǎn)生極大誤差，從而嚴(yán)重影響最終勘探效果。對(duì)道間距進(jìn)行詳細(xì)研究，可以防止誤差產(chǎn)生，從而使整個(gè)勘探工程數(shù)據(jù)精確度不斷提升。通過(guò)整理數(shù)據(jù)，可以及時(shí)將隱藏的安全隱患及時(shí)找出，并找出導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生的因素制定有效的處理辦法。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合以上所述，在礦山地質(zhì)勘探中只有科學(xué)運(yùn)用綜合物探技術(shù)，才能使最終結(jié)果的精確度不斷提升，進(jìn)而提高物探勘查的成功率?，F(xiàn)在我國(guó)通夠運(yùn)用的物探技術(shù)非常廣泛，為了使技術(shù)運(yùn)用效果更好，一定要與礦山狀況實(shí)際情況相結(jié)合，對(duì)物探技術(shù)方法及參數(shù)等辦法進(jìn)行科學(xué)的綜合選擇，通過(guò)多種物探結(jié)果進(jìn)行綜合分析推斷，保證物探異常解釋的可靠性和精確度，以達(dá)到良好的地質(zhì)效果。

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（作者單位：河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊(duì)）